Fachbegriffe Ve bis Zu

Viertakter, Wälzlager, Zeitpunkte, Zeitspannen, Zündbox

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Viertakter

Ein Viertaktmotor ist ein Hubkolbenmotor, der den Kreisprozess in vier Takten bewältigt. Ein Takt ist die Bewegung des Kolbens vom Stillstand in eine Richtung bis zum erneuten Stillstand. Die Kurbelwelle vollführt daher eine halbe Umdrehung während eines Taktes.

1. Takt, Ansaugen: Der Kolben steht im oberen Totpunkt und beginnt, sich abwärts zu bewegen. Das Einlassventil öffnet und Luft (bei Motoren mit innerer Gemischbildung, z. B. Dieselmotor oder Benzin-Direkteinspritzer) oder brennbares Gemisch (bei Motoren mit äußerer Gemischbildung, z. B. Vergaser-Ottomotor oder indirekter Benzineinspritzer) wird in den Zylinder gesaugt. Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Einlassventil geschlossen.
2. Takt, Verdichten: Der Kolben bewegt sich nun nach oben und verdichtet dabei das im Zylinder befindliche Gas (siehe hierzu auch Kompressionsdruck, Verdichtungsverhältnis). Ist der Kolben beim Otto-Motor mit Vergaser oder indirekter Benzineinspritzung nahe am oberen Totpunkt angelangt, wird die Zündkerze gezündet; beim Direkteinspritzer wird kurz zuvor der Kraftstoff eingespritzt. Ebenso beim Dieselmotor: kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes wird der Dieselkraftstoff eingespritzt. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Luft-Kraftstoffgemisch verdichtet. Das Gas erwärmt sich, der Druck steigt bis zur Entzündung.
3. Takt, Arbeiten: Das verbrennende Gas dehnt sich aus und schiebt den Kolben nach unten, so dass dabei mechanische Arbeit verrichtet wird.
4. Takt, Ausstoßen: Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil geöffnet. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Abgas aus dem Zylinder geschoben. Am Ende des Ausstoßtaktes kommt es zur sogenannten Ventilüberschneidung. Das Einlassventil wird geöffnet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat. Durch den Sog der ausströmenden Abgase entsteht ein Unterdruck, durch den das Gemisch oder die Ansaugluft gegen die Kolbenbewegung einströmen kann. Hierdurch soll der Füllungsgrad verbessert werden. Das Auslassventil schließt, kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

Pro Zylinder gibt es mindestens ein Einlass- und ein Auslass-Ventil, aber auch 3 oder 4 Ventile pro Zylinder sind gängig, manchmal 5 Ventile (Audi). 4-Ventil-Motoren gelten im Vergleich zu Zweiventilern als leistungsstärker, weil der Gasaustausch leichter stattfindet. So genannte 16-V-Motoren sind meist 4-Zylinder-Motoren mit je 4 Ventilen pro Zylinder.

Das Steuern der Ventile geschieht über die Nockenwelle(n). Diese wird von der Kurbelwelle angetrieben und läuft mit halber Kurbelwellendrehzahl. Liegt die Nockenwelle unten, werden die Ventile über so genannte Stößelstangen angetrieben. Diese können entfallen, wenn die Nockenwelle oben liegt (OHC-Motor), dann werden entweder nur Kipp- oder Schlepphebel benutzt oder die Ventile direkt angesteuert. Andererseits braucht eine bzw. zwei (=DOHC double overhead camshaft) obenliegende Nockenwelle(n) einen Antrieb über eine Steuerkette oder einen Zahnriemen, ermöglicht aber die optimale Brennkammerform des halbkugelförmigen Zylinderkopfes.

Vorteil ist ein geordneter Gaswechsel durch die nahezu perfekte Trennung von Frischgas und Abgas. Nachteil ist eine (zumindest theoretisch) geringere Leistungsdichte als bei Zweitaktmotoren oder Kreiskolbenmotoren.

Viertaktmotoren dominieren heute im Automobil- und Motorradbau.

Wälzlager

Bei diesen drehen sich zwischen zwei Laufbahnen Wälzkörper (das können Kugeln oder Rollen sein). Sie bestehen aus einem Außenring, einem Innenring, den Wälzkörpern und meist noch einem Wälzkäfig. Kugeln haben durch die Punktberührung auf den Lagerschalen eine sehr hohe Flächenpressung. Rollen werden dabei deutlich weniger belastet. Zylinderrollenlager und Nadellager können nur radiale Kräfte aufnehmen. Schrägkugellager und Kegelrollenlager können hingegen auch axial belastet werden. Die vielseitigsten Lager sind Pendelkugellager, Pendelrollenlager und Tonnenlager.

Zeit

Zeitpunkte

Diese soll zum richtigen Zeitpunkt den Zündfunken liefern um das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden. Ihr Isolatorfuß besteht aus einem speziellen Porzellan. Die Zündkerze benötigt eine Arbeitstemperatur von 400 bis 850C. Durch die Verbrennung werden der Isolator und die Elektrode auf eine mittlere Arbeitstemperatur aufgeheizt. Wird die benötigte Temperatur nicht erreicht, so lagern sich Beläge aus Ölkohle und Ruß am Isolatorfuß ab und verhindern einen sauberen Zündfunken. Bei zu hohen Temperaturen treten am Isolator der Zündkerze schnell Glühzündungen auf. Das führt zu einem starken Verschleiß der Elektrode. Je höher der Wärmewert einer Zündkerze ist, desto geringer deren Neigung zu Glühzündungen. Sie wird auch nicht so heiß und neigt daher nicht so leicht zu Verschmutzungen.